吳永波 ，武 斌 ，李 陽 ，胡曉飛 ，司東雷

（1.石家莊市公安局刑事科學(xué)技術(shù)研究所，河北 石家莊 050021；2.石家莊市第三醫(yī)院CT/MRI科，河北 石家莊 050011）

在法醫(yī)臨床學(xué)鑒定實踐中，經(jīng)常遇到對氣胸患者進行損傷程度鑒定的案例，對于此類損傷需要根據(jù)氣胸肺壓縮的程度來評定傷者損傷程度。根據(jù)2014年兩院三部發(fā)布實施的《人體損傷程度鑒定標準》第5.6.3 e）條之規(guī)定可評定為輕傷一級，根據(jù)第5.6.2 g）條之規(guī)定可評定為重傷二級，故如何準確測定肺的壓縮程度對于準確評定損傷程度顯得尤為重要。目前，在臨床工作中，測量肺的壓縮程度一般有目測法、線段法、面積法、體積法[1]以及CT測量法，其中CT測量法較為準確，但需要專業(yè)技術(shù)人員在多層螺旋CT機上操作并運用CT機附帶的測量軟件進行計算。以上方法可為臨床診斷治療提供幫助，但在法醫(yī)臨床學(xué)鑒定中對于氣胸肺壓縮程度的測量要求十分精確。本課題組與石家莊匯智創(chuàng)新計算機通信有限公司合作，利用CT機工作原理制作體積計算軟件，并在石家莊市第三醫(yī)院的協(xié)助下采集近年來多例氣胸患者的CT影像學(xué)資料，采用CT機附帶的體積計算軟件獲得每例患者的氣胸肺壓縮比值，同時利用研制的體積計算軟件測量肺壓縮程度，以期為研究氣胸肺壓縮程度提供較客觀的數(shù)據(jù)，作為進行法醫(yī)臨床學(xué)鑒定的客觀依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 對象

收集石家莊市第三醫(yī)院2014—2016年15例氣胸患者的CT影像學(xué)資料，其中：男性10例，女性5例；年齡最大為65歲，最小為32歲；左側(cè)氣胸8例，右側(cè)氣胸 7例。入選標準：（1）無明顯肺實變；（2）無明顯液氣胸。

1.2 主要儀器

Optima 660 64排128層螺旋CT機及其附帶的體積計算軟件（美國GE公司）。掃描參數(shù)：管電壓120kV，管電流80mA，層厚 1.25mm，螺距 0.8。

1.3 方法

1.3.1 研制體積計算軟件

CT圖像的灰度值反映器官和組織對X線的吸收程度。由于CT的分辨率很高，可以通過灰度值精確區(qū)分壓縮肺區(qū)和氣胸區(qū)，通過使用CT設(shè)備上的圖像重建程序，可重建冠狀面和矢狀面的斷層圖像，從而把二維的圖像序列轉(zhuǎn)換為立體的三維圖像，據(jù)此可以完整地重建出三維的壓縮肺區(qū)和氣胸區(qū)。

基于以上原理和方法，利用Visual C++6.0軟件（美國Microsoft公司）研制出法醫(yī)臨床學(xué)鑒定氣胸肺壓縮程度的CT檢測評估系統(tǒng)。

1.3.2 肺壓縮比值的計算方法

方法一：利用CT機附帶的體積計算軟件計算15例氣胸患者的肺壓縮比值。

方法二：將上述15例患者的CT影像學(xué)數(shù)據(jù)輸入本次研制的肺壓縮體積計算軟件，利用灰度值的不同，自動識別并選定壓縮肺區(qū)和氣胸區(qū)，再通過人工操作對選定邊界進行校準，待軟件通過灰度值差異等參數(shù)自動計算出肺壓縮比值后加以保存。

記錄兩種方法完成操作所用時間。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 20.0軟件對兩種方法所得的肺壓縮比值和所用時間進行配對t檢驗，并對兩種方法所得的肺壓縮比值采用Pearson相關(guān)分析，驗證本研究研制的體積計算軟件的準確性。檢驗水準α=0.05。

2 結(jié) 果

2.1 氣胸肺壓縮程度計算軟件的成功研制

根據(jù)氣胸肺壓縮程度CT檢測評估的原理和方法，結(jié)合圖像處理識別技術(shù)，利用Visual C++編程語言成功研制出法醫(yī)臨床學(xué)鑒定氣胸肺壓縮程度的CT檢測評估系統(tǒng)。將圖片信息導(dǎo)入軟件，經(jīng)過后處理分別進行三維建模，再經(jīng)過進一步的三維處理使圖像顯示更清晰，并計算肺壓縮比值及其他臨床數(shù)據(jù)，軟件界面及功能結(jié)構(gòu)見圖1～2。該系統(tǒng)能實現(xiàn)的功能：能識別并讀取常用的CT圖片類型；能人工編輯圖片；可對圖片進行灰度變換；圖像組織不同顏色的顯示；圖像的伸縮變化；能連續(xù)瀏覽圖片；可進行圖片格式轉(zhuǎn)換；肺部和病灶可通過圖像算法形成閉合的區(qū)域，無法形成閉合的部分也能通過相應(yīng)的算法形成閉合；能清楚標識肺部和病灶；實現(xiàn)特定區(qū)域的標識；計算相鄰圖片的趨勢，形成立體圖像；計算病變區(qū)域與總體的比例；形成報表并導(dǎo)出、打印。

圖1 軟件的系統(tǒng)界面

圖2 軟件的功能結(jié)構(gòu)圖

其中，根據(jù)二維CT圖片計算相鄰圖片的趨勢，可以形成立體圖像，生成三維構(gòu)圖，顯示完整的壓縮肺區(qū)、氣胸區(qū)以及正常肺區(qū)（圖3）。該軟件可以多角度拖拽方式查看，且能夠人工智能修正。

2.2 兩種方法的結(jié)果比較

對CT機附帶的體積計算軟件和研制的體積計算軟件所得的肺壓縮比值和所用時間進行配對t檢驗，結(jié)果顯示，兩種方法所得肺壓縮比值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），所用時間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），詳見表 1。

圖3 軟件重建氣胸肺壓縮形態(tài)三維構(gòu)圖

表1 兩種方法計算所得肺壓縮比值及所用時間

2.3 兩種方法的相關(guān)性分析

對上述兩種方法計算所得肺壓縮比值繪制散點圖（圖4），結(jié)果呈線性相關(guān)，滿足正態(tài)性分布要求，相關(guān)系數(shù)（r）為 0.99，決定系數(shù)（R2）為 0.98，95%置信區(qū)間為（0.97，0.99），P<0.05，說明研制的體積計算軟件與CT機附帶的體積計算軟件計算所得的肺壓縮比值相關(guān)性強。

圖4 兩種方法所得肺壓縮比值的散點圖

3 討 論

外傷所致氣胸案例在法醫(yī)臨床學(xué)鑒定中十分常見，多為開放性氣胸和閉合性氣胸，通過送檢的X線片或CT片等影像學(xué)資料可以大致了解氣胸范圍，然而由于外力損傷的復(fù)雜性，加之胸廓結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性，大多數(shù)氣胸形態(tài)不規(guī)則，故很難準確測量出肺壓縮程度。然而鑒定人員只有準確判定肺壓縮程度才能保證鑒定意見的準確性，為案件的處理提供客觀依據(jù)。對于胸部平片的測算方面，KIRCHER等[2]于1954年提出面積計算法：

其后據(jù)此延伸出體積法和線段法。2007年王蕾等[3]提出三線法，通過測量每張胸片肺萎陷后3個固定點處的臟層與壁層胸膜間距離，計算此三線距離之和，并與體積法所測值進行直線回歸分析，最后得出計算肺萎陷程度的公式，以此獲得肺壓縮比值。在CT的氣胸肺壓縮比值測算上，多位學(xué)者利用CT機附帶的計算軟件進行氣胸的測量。2001年，夏文騫等[4]對17個肺部模型進行CT掃描，在每個層面上用軌跡法手工勾畫出雙側(cè)肺部模型的完整輪廓，然后利用計算機面積測算功能自動計算該層面積，將每層的輪廓面積乘以層厚即為CT測算肺部模型的體積，取出該次掃描實驗的肺部模型，根據(jù)注入模型內(nèi)至標定刻度所需的水容量來計算其實際體積。結(jié)果顯示，計算機測算值與模型實際測值差異無統(tǒng)計學(xué)意義，兩者有高度相關(guān)性，CT機附帶的軟件計算方法可準確測量氣胸患者的肺壓縮程度。2002年，王成林等[5]利用CT計算機軟件進行面積測算，用鼠標沿胸廓內(nèi)緣勾畫出一側(cè)胸腔總面積，然后在同一層面沿胸廓內(nèi)氣胸的邊緣勾畫出胸廓內(nèi)含氣面積，得出肺壓縮率。2008年，梁建輝等[6]通過動物實驗提出CT體積測算法，在建立的6只新西蘭兔人工氣胸模型中，分別計算每層CT片氣胸側(cè)胸廓與肺的截面積（上層的截面積為S上，下層的截面積為S下），相鄰兩層的厚度為H，采用棱臺體積計算公式：

分別計算氣胸側(cè)相鄰兩層的胸廓與肺的體積，各層體積之和即正常時的胸廓內(nèi)體積與肺體積，最后按公式：

計算肺壓縮比值，并以此與X線胸片面積法及線段法計算的肺壓縮比值比較，發(fā)現(xiàn)差異有統(tǒng)計學(xué)意義，認為此算法與X線胸片測量結(jié)果相比更科學(xué)、準確。同年，CAI等[7]也利用多層螺旋CT機附帶的軟件對3頭人工氣胸建模成功的豬進行測算，并對68例外傷后氣胸患者進行肺壓縮比測量，研究結(jié)果顯示，其設(shè)計的氣胸容積自動測量程序具有很高的準確性。

雖然CT測量法對于氣胸患者肺壓縮程度的測量較為準確，但需要借助專業(yè)技術(shù)人員在多層螺旋CT機上利用CT機附帶的體積計算軟件來完成，程序繁瑣，計算速度較慢，這給法醫(yī)鑒定工作帶來了不便，甚至?xí)绊懓讣姆蛇M程，故需要建立一種快速準確、方便快捷、能夠獨立操作的測量方法。鑒于此，筆者在軟件開發(fā)公司及醫(yī)院專業(yè)技術(shù)人員的協(xié)助下，根據(jù)CT機工作原理研制出了可自動測量氣胸肺壓縮程度的專業(yè)軟件，并以15例氣胸患者作為研究對象，分別利用CT機附帶的體積計算軟件和研制的體積計算軟件獲得肺壓縮比值，然后對兩組數(shù)據(jù)進行配對t檢驗，結(jié)果顯示兩種方法所得的肺壓縮比值差異無統(tǒng)計學(xué)意義。進一步對兩種方法所得肺壓縮比值進行Pearson相關(guān)分析，結(jié)果顯示這兩種方法相關(guān)性很強，說明研制的體積計算軟件可準確測量肺壓縮比值。而對兩種方法所用時間比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，研制的體積計算軟件所用時間明顯少于CT機附帶的體積計算軟件，在實際操作中可節(jié)約大量時間。該軟件具有界面清晰、全漢語標識、計算功能強大、三維視圖、人工修正、一鍵生成等特點，其測算方法簡便快捷、易于操作、準確可靠、能夠獨立完成，解決了法醫(yī)鑒定過程中過度依賴醫(yī)院專業(yè)技術(shù)人員的問題。同時，由于條件所限，此次研究僅針對氣胸肺壓縮程度進行了探討和研究，對于液氣胸肺壓縮程度的測量還有待進一步研究。